В последние годы искусственный интеллект оказал глубокое влияние на различные области, включая науки о земной системе, улучшив прогнозирование погоды, качество моделей, оценку параметров и предсказание экстремальных событий. Последнее сопряжено с определёнными проблемами, такими как разработка точных предикторов из неоднородных, небольших выборок, выборок с шумами и данных с ограниченными аннотациями. В этой статье рассматривается, как искусственный интеллект используется для анализа экстремальных климатических событий (таких как наводнения, засухи, лесные пожары и волны тепла), подчёркивается важность создания точных, прозрачных и надёжных моделей искусственного интеллекта. Авторы обсуждают препятствия, связанные с работой с ограниченными данными, интеграцией информации в реальном времени и развёртыванием понятных моделей, всё это важные шаги для завоевания доверия заинтересованных сторон и удовлетворения потребностей регулирования. Предоставлен обзор того, как искусственный интеллект может помочь более эффективно выявлять и объяснять экстремальные события, улучшая реагирование на стихийные бедствия и коммуникацию. Подчёркивается необходимость сотрудничества в различных областях с целью создания практичных, понятных и заслуживающих доверия решений искусственного интеллекта для повышения готовности к стихийным бедствиям и снижения рисков.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-025-56573-8

Экстремальная жара, вызванная изменением климата, станет растущей угрозой в Европе в течение следующих 75 лет, сообщает новое исследование. Без существенных мер по смягчению последствий антропогенного потепления и адаптации к ним к концу столетия могут быть потеряны ещё 2,3 миллиона жизней из-за причин, связанных с экстремальными температурами, причём последствия повышения температуры превзойдут любое потенциальное снижение смертности, связанной с холодом. 

Этот мрачный прогноз исходит от группы исследователей во главе с Пьером Массело (Pierre Masselot), статистиком и эпидемиологом окружающей среды Лондонской школы гигиены и тропической медицины. Их анализ, опубликованный в Nature Medicine, на основе климатических прогнозов оценил будущую смертность, связанную с температурой, в 854 европейских городах с населением более 50 000 человек в 30 странах. Исследователи использовали оценки передовых климатических моделей для прогнозирования суточных температур для каждого города и объединили результаты со статистическими данными о ежегодной смертности, связанной с температурой, в каждой области. 

Исследование 2023 года, также проведённое Массело, показало, что в период с 2000 по 2019 гг. около 143 817 смертей в этих городах были связаны с экстремальными температурами каждый год. Новое исследование рассмотрело различные сценарии потепления и показало, что без существенного сокращения выбросов парниковых газов ожидается рост числа смертей, связанных с экстремальными температурами. При наихудшем сценарии, характеризующемся отсутствием существенного сокращения выбросов и минимальной адаптацией, прогнозируется, что чистое бремя смертности от изменения климата вырастет на 50%, примерно до 215 000 смертей в год, к концу столетия. Этот сценарий приведёт к вышеупомянутым 2,3 миллионам дополнительных смертей к 2100 году. 

Массело отметил, что последовательность тенденции во всех сценариях удивительна. «Вывод заключается в том, что если города потеплеют так сильно, как прогнозируется в наихудшем сценарии, адаптироваться будет очень сложно», — сказал он. 

Смягчение против адаптации 

Исследование изучало потенциальные эффекты стратегий адаптации, разработанных для защиты людей от жары, таких как использование кондиционирования воздуха и создание охлаждающих центров. Но их результаты показали, что смертность будет расти, даже если будут реализованы значительные усилия по адаптации. 

«При отсутствии смягчения», — сказал Массело, — «адаптация к жаре должна быть масштабной, чтобы уравновесить эту тенденцию». 

Усилия по смягчению в основном будут принимать форму сокращения выбросов парниковых газов: Массело сказал, что до 70% этих дополнительных смертей можно было бы предотвратить, ограничив рост глобальной средней температуры двумя градусами к концу столетия за счёт сокращения выбросов в соответствии с Парижским соглашением. Однако недавние исследования показывают, что Земля находится на пути к превышению этого предела. 

Воздействие Средиземноморья 

В настоящее время экстремальный холод вызывает в Европе в 10 раз больше смертей, чем жара. Однако Массело объяснил, что хотя более мягкие зимы могут означать, что в некоторых северных странах общее чмсло смертей, связанных с температурой, может снизиться, рост числа смертей, связанных с жарой, по всему континенту значительно перевесит этот локальный эффект. Группа определила средиземноморские регионы, включая восточную Испанию, южную Францию, Италию и Мальту, как особенно уязвимые. 

Средиземноморский регион больше всего пострадал, поскольку это горячая точка изменения климата, где температуры растут быстрее, чем в среднем по миру. «Мы почувствовали это в 2022 и 2023 годах, когда в регионе наблюдались сильные волны тепла», — сказал Массело. 

Исследование также рассматривало ожидаемые демографические изменения в Европейском Союзе. Например, прогнозируется, что численность населения в возрасте 80 лет и старше увеличится в 2,5 раза в период с 2024 по 2100 гг. Такие факторы, как возраст, важны, учитывая повышенную уязвимость пожилых людей к жаре. 

Крупные города страдают от так называемого эффекта острова тепла, при котором центры городов могут быть на 4–5°C теплее, чем их окрестности, из-за сочетания загрязнения, высокой инсоляции (воздействия солнечных лучей) и поглощающих тепло материалов, таких как асфальт и бетон. Этот эффект делает крупные средиземноморские города особенно уязвимыми. 

Марк Ниувенхейсен (Mark Nieuwenhuijsen), эксперт по загрязнению воздуха и городскому планированию в Барселонском институте глобального здравоохранения, не принимавший участия в исследовании, сказал, что учёные не должны игнорировать стратегии адаптации. «Мы могли бы легко снизить температуру, если бы заменили большую часть асфальта большим количеством зелёных насаждений». 

Особенно в более загрязнённых городах загрязнение воздуха также играет свою роль, усугубляя смертельные последствия жары. Ниувенхейсен подчеркнул важность снижения загрязнения воздуха как для снижения смертности, связанной с жарой, так и для снижения самой жары, поскольку выбросы углекислого газа приводят к повышению температуры. Загрязнение воздуха ежегодно становится причиной 300 000 смертей в Европейском Союзе, что намного больше, чем от жары или холода, и решения как для снижения смертности, связанной с температурой, так и для снижения смертности, связанной с загрязнением, идут рука об руку. «Нам нужно решать проблемы как изменения климата, так и загрязнения воздуха, и мы можем сделать это одними и теми же способами: декарбонизацией нашей экономики и нашей транспортной системы», — сказал Ниувенхейсен. «Это позитивный сигнал, но мы не можем ждать». 

Массело отметил, что следующим шагом станет понимание того, как повысить устойчивость к жаре, что будет необходимо даже при немедленных усилиях по смягчению последствий. «Это означает понимание того, что делает некоторые города более устойчивыми к жаре, чем другие», — сказал он. «Каковы конкретные характеристики этих городов, которые мы можем использовать для дальнейших действий и которые могут информировать политиков?»

Ссылка: https://eos.org/articles/europe-faces-increased-heat-mortality-in-coming-decades

Исследователи используют годичные кольца деревьев, чтобы реконструировать гидроклиматические структуры и выделить факторы, вызывающие засуху.

Определение степени, в которой меняющиеся условия засухи по всему миру связаны с естественной гидроклиматической изменчивостью, и насколько они вызваны изменением климата, является сложной задачей. Учёные часто используют сложные компьютерные модели для воспроизведения прошлой изменчивости климата и выявления беспрецедентных условий засухи. Эти модели также могут помочь определить факторы, такие как температура, осадки и изменения в землепользовании, которые обуславливают такие условия. Однако они также могут демонстрировать смещения, способные повлиять на достоверность оценок засухи в некоторых регионах.

Поскольку годичные кольца деревьев, как правило, становятся шире в более тёплые, влажные годы и тоньше в более сухие, холодные, они служат записью естественной изменчивости климата и предлагают дополнительный подход к реконструкции гидроклимата на основе моделей. Для изучения засухи в Европе и Азии Марвел и др. (Marvel et al.) обратились к измерениям годичных колец деревьев, используя новый Атлас Великой Евразийской засухи (Great Eurasian Drought Atlas, GEDA), включающий записи тысяч отдельных деревьев, которые росли между 1000 и 2020 гг. н.э.

Группа разделила данные GEDA по тем же регионам суши, которые определены в Шестом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Используя измерения годичных колец с 1000 по 1849 гг., они оценили доиндустриальные вариации среднего индекса суровости засухи Палмера (Palmer drought severity index, PDSI) — общепринятого показателя риска засухи — для каждого региона. Затем они оценили, могут ли эти доиндустриальные вариации объяснить современные (1850–2020 гг.) значения PDSI.

Исследователи обнаружили, что во многих регионах современные изменения PDSI можно точнее объяснить ростом глобальной температуры, что позволяет предположить, что засушливые условия XXI века вряд ли возникли только из-за естественной изменчивости. Результаты показывают, что Восточная Европа, Средиземноморье и Арктическая Россия становятся всё суше по мере потепления климата, тогда как Северная Европа, Восточная Центральная Азия и Тибет всё влажнее.

Исследователи отмечают, что на годичные кольца могут влиять и другие факторы, помимо климатических изменений. Однако эти факторы едва ли существенно повлияли на их результаты, поскольку такие базы данных, как GEDA, обычно включают данные из выборочно отобранных мест и видов деревьев, для которых климат является основным фактором, влияющим на рост годичных колец. (AGU Advances, https://doi.org/10.1029/2024AV001289, 2025)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/a-warming-climate-is-shifting-eurasian-drought-conditions

Структура, функции и динамика наземных экосистем Земли находятся под сильным влиянием того, как часто (частота) и как надолго (продолжительность) они затапливаются водой. Разнообразный спектр природных и созданных человеком систем испытывает временное переменное затопление, при котором они колеблются между затопленным и незатопленным состояниями. Переменное затопление охватывает экстремальные события до предсказуемых субдневных циклов. Переменно затапливаемые экосистемы (variably inundated ecosystems, VIEs) включают склоны холмов, непостоянные ручьи, водно- болотные угодья, поймы, временные пруды, приливные системы, прибрежные зоны, пострадавшие от штормов, и созданные человеком системы. VIEs разнообразны с точки зрения режимов затопления, химии воды и скорости потока, свойств почвы и отложений, растительности и многих других свойств. Пространственные и временные масштабы переменного затопления огромны, варьируясь от субметра до целых ландшафтов и от субчасового до многодесятилетнего. Широкий диапазон типов систем и масштабов затрудняет прогнозирование гидрологии, биогеохимии, экологии и физической эволюции VIE. Несмотря на то, что все испытывают потерю и прирост вышележащей водной толщи, VIE редко рассматриваются вместе в концептуальных, теоретических, модельных или измерительных рамках и подходах. Совместное изучение VIE имеет потенциал для генерации механистического понимания, которое можно переносить на гораздо более широкий диапазон условий окружающей среды по сравнению со знаниями, полученными при изучении любого одного типа VIE. Авторы постулируют, что улучшенная переносимость будет важна для прогнозирования изменений в функции VIE в ответ на глобальные изменения. Они стремятся катализировать науку о кросс-VIE, которая изучает движущие силы и последствия переменного затопления в VIE Земли. С этой целью авторы дополняют экспертные мини-обзоры восьми основных систем VIE обзорами методов, имеющих отношение к VIE, и указанием проблем, связанных с масштабом. В заключение рассмотриваются перспективы того, как междисциплинарная наука может вывести переносимое понимание посредством унифицированных концептуальных моделей, в которых воздействие переменного затопления изучается в многомерном экологическом пространстве.

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/22/995/2025/

С 1979 по 2016 гг. общая протяжённость морского льда Антарктики имела положительную тенденцию с рекордными зимними максимумами в 2012 и 2014 годах. Рекордные летние минимумы последовали в период 2017-2024 гг., что повышает вероятность того, что система морского льда Антарктики может менять состояние. Авторы использовали байесовскую реконструкцию протяжённости морского льда Антарктики, которая продлевает запись до 1899 года, чтобы показать, что последовательность экстремальных минимумов в протяжённости летнего морского льда Антарктики вряд ли происходила в ХХ веке. Отмечается, что они представляют собой структурные изменения в системе морского льда, проявляющиеся в увеличении устойчивости аномалий протяжённости морского льда и сильном снижении тенденции к возврату к среднему состоянию. Кроме того, этот анализ предполагает, что больше нельзя полагаться на прошлое, долгосрочное поведение системы морского льда для прогнозирования её будущего состояния. Экстремальные условия могут характеризовать будущее состояние морского льда Антарктики.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-025-02107-5

Осадочные данные показывают, что количество атмосферной пыли существенно увеличилось с доиндустриальных времен. Однако современные глобальные модели земной системы не способны уловить этот исторический рост, что создаёт проблемы при оценке воздействия пыли в пустыне на климат Земли. Чтобы решить эту проблему, авторы создали глобальный набор данных по выбросам пыли с сеткой (DustCOMMv1), охватывающий 1841–2000 гг. Это сделано объединением 19 осадочных записей об отложении пыли с ограничениями наблюдений и моделирования современного цикла пыли. Полученный набор данных по выбросам содержит междесятилетнюю изменчивость выбросов пыли, вызванную записями потока отложения, увеличившегося примерно на 50% с 1851–1870 гг. по 1981– 2000 гг. Также предоставлены наборы данных по будущим выбросам пыли за 2000–2100 гг., исходя из трёх возможных сценариев того, как будет развиваться ситуация. Авторы оценивают исторический набор данных по выбросам пыли и иллюстрируют его эффективность в обеспечении исторического увеличения пыли в модели земной системы, проводя долгосрочное (1851–2000 гг.) моделирование пылевого цикла с помощью модели Community Earth System Model (CESM2). Моделируемые отложения пыли находятся в разумном согласии с долгосрочным увеличением большинства записей об отложениях осадочной пыли и с измеренными долгосрочными тенденциями концентрации пыли на участках в Майами и Барбадосе. Это контрастирует с расчётом CESM2, использующим схему выбросов пыли на основе процессов, и с расчётом из проекта CMIP6, которые показывают мало или вообще не показывают вековых тенденций в отложении пыли, её концентрации и оптической толщине. Таким образом, выбросы DustCOMM позволяют модели земной системы учитывать исторические радиационные воздействия (radiative forcing, RF), в том числе из-за прямого взаимодействия пыли с излучением (прямое RF). Расчёты CESM2 оценивают прямой RF 1981–2000 гг. минус 1851–1870 гг. в размере −0,10 Вт м⁻² от пылевых аэрозолей диаметром до 10 мкм (PM₁₀) на верхней границе атмосферы. Таким образом, этот глобальный набор данных о выбросах пыли позволяет моделям более точно учитывать исторические воздействия аэрозолей, тем самым улучшая прогнозы изменения климата, такие как содержащиеся в оценочных отчётах Межправительственной группы экспертов по изменению климата.

Ссылка: https://acp.copernicus.org/articles/25/2311/2025/

Метод мультимодельного ансамбля полезен для получения надёжной климатической информации. Климатический центр Азиатско-Тихоокеанского экономического сотрудничества (АТЭС) предоставил хорошо построенный ансамбль данных и данные отдельных моделей, включённых в этот ансамбль. В этом исследовании изучается способность прогнозирования с помощью такого ансамбля, уделяется особое внимание температуре на уровне два метра, осадкам и температуре поверхности моря. Для общей проверки качества оценивалась способность ретроспективного прогнозирования за период 1991– 2010 гг. для четырёх составленных таким метолом наборов, представляющих операционные наборы моделей с 2019 по 2022 гг. Также оценивалась способность прогнозирования, чтобы продемонстрировать фактическую предсказуемость с 2019 по 2022 гг. Проверка ретроспективного прогнозирования показала скромное улучшение, что указывает на непрерывное улучшение. Кроме того, было продемонстрировано, что способность прогнозирования постоянно сохранялась. Эти данные сезонного прогнозирования могут предоставить ценную информацию для принятия решений в различных секторах, помогая снизить риски и оптимизировать управление ресурсами.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-04643-3

Новый набор данных предоставляет эффективный метод для простого отслеживания изменений в управлении многолетней мерзлотой.

По мере того, как изменение климата согревает Арктику, многолетняя мерзлота тает, и углерод, запертый в почве, перемещается в атмосферу. Многолетняя мерзлота хранит в два раза больше углерода, чем атмосфера, но степень, в какой этот замороженный углерод будет высвобождаться и ускорять изменение климата, остаётся предметом научного исследования. Проведение широкомасштабных наземных измерений многолетней мерзлоты нецелесообразно с точки зрения логистики в отдалённых районах Крайнего Севера.

Документируя озёра и пруды Аляски с беспрецедентной детализацией, Левенсон и др. (Levenson et al.) показывают, где и как водоёмы могут сигнализировать о таянии подстилающей многолетней мерзлоты, обеспечивая шаг к простому, легко применимому методу отслеживания того, как меняется Арктика.

Таяние многолетней мерзлоты способно изменить скорость эрозии, рост растительности и проницаемость почвы, что может привести к образованию, росту и осушению озёр. Чтобы изучить, как взаимосвязь между площадью озёр и протяжённостью нетронутой многолетней мерзлоты меняется по всей Аляске, исследователи использовали снимки, сделанные почти ежедневно с разрешением 10 метров спутником Sentinel-2, чтобы выявить и отследить изменения в более чем 800 000 водоёмов по всему штату.

Они сообщают, что таяние многолетней мерзлоты, по-видимому, уменьшает размер озёр в ландшафтах, нетронутых ледниками, где коренная порода не выходит на поверхность. И наоборот, в районах, которые недавно были вырезаны движущимися ледниками, площадь озёр иногда увеличивается по мере таяния многолетней мерзлоты. В некоторых случаях чёткой связи между ними не существует.

Отступающие ледники обычно оставляют после себя новые озёра; однако образование этих озёр может быть отложено до таяния многолетней мерзлоты и образования новых впадин. Исследователи говорят, что неровный рельеф и менее проницаемые отложения в ледниковых ландшафтах также могут объяснить, почему озёра в ледниковых и неледниковых регионах по-разному реагируют на таяние многолетней мерзлоты.

Авторы не первые, кто рассматривает связь между площадью озера и таянием многолетней мерзлоты, но они одни из первых, кто описывает, как реакция озера на продолжающееся таяние зависит от его геологической истории. Исследователи говорят, что созданный ими набор данных, который они называют Alaska Lake and Pond Occurrence Dataset, может значительно упростить исследования, направленные на изучение того, как многолетняя мерзлота меняется по мере потепления Арктики. (Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2024GL112771, 2025)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/alaskas-lakes-and-ponds-reveal-effects-of-permafrost-thaw

Мультимодельные оценки проекта CMIP6 предсказывают будущее потепление в Антарктике при пяти различных сценариях, но их неопределённости остаются высокими и не были хорошо ограничены. Авторы обнаружили, что прогнозируемое потепление в Антарктике надёжно коррелирует с моделируемыми усреднёнными тенденциями температуры в период 1958–2012 гг. в мультимодельном наборе CMIP6 при каждом сценарии, что, таким образом, пригодно для уточнения будущих прогнозов температуры воздуха с использованием реконструкции температуры на основе наблюдений. Медиана будущих прогнозов потепления при пяти сценариях уменьшается на 24%, 19%, 18%, 21% и 21% соответственно. Ограниченные диапазоны неопределённости сужаются, при этом вероятный диапазон к концу столетия относительно базового уровня 1850–1900 гг. снижается с 4,2°C–6,8°C до 3,2°C–6,1°C при сценарии с максимальным уровнем выбросов. Применение ERA5 для того же ограничения показывает увеличение будущего потепления и ограниченных диапазонов неопределённости. Это предполагает ключевую роль неопределённостей набора данных наблюдений в эффективности возникающих ограничений.

Ссылка: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2024GL112662

Засухи являются природной опасностью, вызывающей растущую обеспокоенность, поскольку, по прогнозам, их частота и интенсивность будут увеличиваться во многих регионах мира. Определение засух и их будущих характеристик имеет важное значение для формирования понимания географии и масштабов потенциальных траекторий изменения засухи, что, в свою очередь, является критически важной информацией для управления устойчивостью к засухе в различных секторах и дисциплинах. В дополнение к этим усилиям авторы разработали набор данных глобальных исторических и прогнозируемых будущих индексов засухи за период 1980–2100 гг. на основе даунскейлинга моделей CMIP6 по нескольким общим социально-экономическим путям (SSP). Набор данных состоит из двух индексов: стандартизированного индекса осадков (Standardized Precipitation Index, SPI) и стандартизированного индекса осадков и испарения (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index, SPEI) по расчётам 23 подверженных даунскейлингу глобальных климатических моделей (разрешение 0,25 градуса), включая исторические данные (1980–2014 гг.) и будущие прогнозы (2015–2100 гг.) по четырём климатическим сценариям: SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0 и SSP5-8.5. Индексы засухи были рассчитаны для 3-, 6- и 12-месячных временных шкал накопления и доступны в виде сеточных пространственных наборов данных в обычном формате «широта-долгота» с ежемесячным временным разрешением.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-025-04612-w